水質工程學研究型案例型教學模式改革研究

姚 宏 李德生 于曉華 于海琴 王 錦 陳 蕊

北京交通大學 北京 100044

水質工程學研究型案例型教學模式改革研究

姚 宏 李德生 于曉華 于海琴 王 錦 陳 蕊

北京交通大學 北京 100044

將傳統理論課程、設計課程、教學與前沿科學動態研究、實踐工程案例分析等手段進行有機結合，提出了課上采用多媒體教學、研究型課題討論、案例型分析設計、團隊學習等創新型教學新思路及新模式，取得了滿意的效果。

水質工程學；研究型；案例型；創新教學模式

1 教學改革思路與指導思想

水質工程學作為環境工程專業的一門專業主干課，一直是各個高校改革的課程之一，多位教授和專家撰寫了教改論文，提出了從教學內容、模式、手段、師資隊伍建設等多方面改革方式和方法[1-5]。我校在水質工程學改革和建設方面做了大量工作，自2003年以來，已經在理論課程教學體系、實驗教學體系、課程與畢業設計教學體系、實習教學體系進行了系列改革。為了進一步提高水質工程學的教學質量，加強學生的實踐和創新能力培養，提高學生的社會競爭力，北京交通大學教務處于2009年針對本科生專業主干課程水質工程學開展研究型案例型教學模式的改革試點工作。該課題被列為北京交通大學2009年基金項目。課題組提出針對水質工程學進行研究型案例型教學模式的改革構想，使該課程內容緊跟當代水質工程學新理論、新技術、新工程的發展，通過教師在課堂上對基本理論知識的講解、創新研究組的前沿科研動態報告、實踐課程組的課程設計案例分析，以團隊學習為重要方式，實現理論—前沿—實踐有機結合的研究型案例型教學模式。通過實際改革經驗表明，這種以教師為向導、以學生團隊為學習主體的教學模式，不但可以充分調動學生的積極性和主動性，培養學生之間協調配合的意識，同時也大大地調動了學生的學習興趣，提高了他們解決實際問題的能力，為社會和國家培養創新型和實踐型人才提供了一條新的探索模式。

2 基本教學內容與教材的改革

在調研全國環境工程專業教材使用情況的基礎上，選擇適合我校特色的理論教材。經過課題組研究，集體選定李圭白院士等人主編的《水質工程學》作為授課主要教材，該教材是普通高等教育“十五”國家級規劃教材[6]。以本書講解的內容作為本門課程的基本內容，同時選擇英文原版的《廢水處理與回用》作為輔助教材，進行中英文雙語講解。另外，開列參考書目清單，供學生自主閱讀。

3 深化教學方法與手段改革

目前，大部分高校均采用Powerpoint和板書相結合的教學模式，本課題組在此基礎上增加了水處理過程多媒體教學短片、單元操作過程仿真教學、實際工程設計與施工案例教學、前沿知識檢索、網絡學習與討論等諸多內容。另外，在傳統基礎實驗、專業基礎實驗的基礎上，與大學生創新科研體系實驗進行有機結合，充實了多元化的教學模式。

4 研究型教學模式改革方案與實施方式

4.1 方案

根據課堂實際講解的理論課教學內容，引導學生特別是對科研感興趣的學生，利用學校圖書館中外文學術期刊庫、國內外環保專業網站、各種搜索引擎、軟件等信息和手段，查找近幾年發表的與課堂講授內容相關、自己感興趣的學術期刊、學術報道、國內國際會議論文、實際工程案例等，結合課本知識，與搜索材料進行對比分析，培養學生資料查閱、文獻整理和總結的能力，鍛煉和提高學生的創新意識，為學生將來讀研和就業打下堅實的基礎。

4.2 教學方式與考核

4.2.1 文獻檢索研究型教學模式

按照研究課題需要，將學生分成3～5人一組，按兩個班共60人12組設計，以教師課堂教學中的理論課程講授為重點，安排2～3組學生對同一章節講授的內容進行相關文獻檢索，參考文獻為近3～5年發表的，數量10～20篇，國外高水平雜志發表的文獻3～6篇。然后，每人自擬作業題目，撰寫一份文獻檢索報告，要求報告具有中英文題目、中英文摘要，主體思路清晰，字數不限。期末抽取30%～50%學生課堂做PPT匯報，時間5～8分鐘，匯報后上交紙制版報告1份。通過學生講演匯報，教師和學生進行集中質疑，根據課堂匯報表現、整組作業質量和參與學生的個人表現，教師給出綜合成績，作為文獻檢索研究型教學環節的平時成績，一般占平時綜合成績的40%，計入期末總成績，一學期內每位學生都至少完成一次文獻檢索研究型綜合作業，感興趣的學生可以參與2次，根據學生撰寫報告質量，每次報告可在期末綜合成績上加1分進行鼓勵。

4.2.2 創新實驗研究型教學模式

為鼓勵學生動手能力和創新能力，提高學生參與科研實驗的興趣，授課教師除了完成常規的實驗教學內容外，引導學生參加與水質工程學課程內容相關的國家級、北京市級、校級大學生創新實驗項目，根據一學期內投入的時間、總結報告的質量，在創新實驗指導教師給出評語和學院結題時所確定的等級基礎上，授課教師綜合考慮后，在學生期末綜合成績上加1～3分(結題等級分別為校級、北京市級、國家級)進行鼓勵，提高大學生參與創新實驗的積極性和主動性。

5 案例型教學模式改革思路與實施方式

5.1 教學實施方案

為了調動學生的學習興趣和培養他們實際工程設計觀念和能力，課程組提出“邊上理論課邊進行課程設計”的案例型教學指導思路，在基本理論課程教學基礎上，授課教師根據水質工程學課程設計教學內容要求，將學生按照學生家鄉所在水系的流域進行分組，這樣，可以大大提高學生對自己家鄉環境的關注度和研究興趣。我國現有長江、黃河、珠江、遼河、海河、淮河、松花江七大水系，按照30人一班，通常將學生分為4～5組，以組為單位進行分頭調研，根據初期資料調研結果，總結出選擇組內某市建設水處理廠的理由，然后模仿設計院設計的實際工程項目科研模板依次進行撰寫，其中設計水量根據對地方的實際調研確定，設計水處理廠進出水水質要根據國家環保局年、月、周等公告數據進行統計，并參考國家和地方水質標準及相關報道材料進行總結，對工藝流程比選、單元處理構筑物參數選擇、管道系統布置方式等內容進行詳細撰寫。教師可以在課堂理論課講授過程中同步設計答疑，及時解決學生設計過程中遇到的問題。與傳統的集中1～2周課程設計相比，具有教師指導次數多、學生設計時間充裕、可系統地收集和查閱大量的文獻資料，有多人參與討論比選過程，同時也能進一步加大理論與課程設計緊密結合的程度，提高了學生對實際問題的分析和解決能力，同時也讓學生更真實地了解實際工程科研報告的編寫過程，鍛煉了學生的文獻查閱、整理、工程設計計算的能力，也培養了學生團隊學習的精神。一般占平時綜合成績的60%。

5.2 教學方式與考核

案例型教學方式，以組為單位，組長負責調研、撰寫報告、設計計算、繪圖、匯報等多項工作的分配、協調，組員根據具體分得的任務開展相關工作，定期討論，撰寫討論記錄。教師在參考組長對組員貢獻大小排序基礎上，根據每組匯報和上交的報告、圖紙質量及組員在集中答辯中的表現給出小組綜合評分，作為本門課的課程設計評分。

6 團隊學習方式

前面所述的研究型案例型教學模式，都是以團隊學習方式為載體而進行的，教師結合課程進度下達的研究型案例型題目，已不再是枯燥的作業，而是真正意義上的工作任務，無論從時間要求上還是從知識面的深度、廣度和動手能力上，均已非個人輕易所及，它要求一個團隊來完成。從團隊建立，領受任務，團隊學習討論，組員分工，工作進度把握，出現問題的解決，一直到成果整理總結匯報，都是團隊每一位成員努力的結果。團隊成員各自發揮所長，密切配合，良好的組織管理是完成任務的關鍵。而學生在不同團隊中角色的轉換，使得人人都得到多方面的鍛煉。雖然課題緊緊圍繞教學大綱，但完成任務卻需要多方面甚至多學科的知識，學生是在不斷地學習和創造中完成課題任務的。真正的團隊學習，不是教師把任務簡單地交給學生，而是要及時、有針對性的給予指導，答疑解惑，檢查和督促。教師在評分時也十分重視團隊成績，最終成績包括團隊綜合成績和個人成績兩部分。團隊綜合成績根據團隊完成任務的質量、時間、團隊精神、團隊效率、匯報講演、質疑等是否超出期望值或是否完成基本任務要求來考核；而個人成績根據個人對團隊的貢獻、任務完成質量，以及個人的工作態度、學習能力、創新能力、合作精神等給出。

7 研究型案例型教學模式改革效果

經過一段時間的實踐，課題組針對課程的改革模式、學生創新和實踐能力培養、整體效果、調動積極性、評分公正性方面進行集中問卷調研，發出問卷52張，其中46人認為改革模式新穎、有創意，45人認為此種改革模式對學生創新能力、實踐能力培養有很好的促進作用，43人認為評分公平公正，還有25人以上建議按照此種模式進行環境專業其他主干課和必修課，如大氣污染控制工程、固體廢棄物污染與控制工程等課程的改革。綜合滿意度評分高達95分，得到了學生的一致肯定。同時水質工程學研究型案例型教學模式改革項目在學校教學模式改革評比中被評為“優秀”。

8 結論與建議

研究型案例型教學模式改革剛剛實行3年，模式改革提高了學生學習的積極性和主動性，提高了學生獨力思考問題、分析問題和解決問題的能力，培養了學生理論聯系實際的綜合能力和素質，但還有一些方面需要進一步完善：

(1)結合改革過程中學生和教師的需要，應建立設計案例庫、工程施工及運營等多方面的圖片庫，并及時更新。使學生能夠更加真實地認識理論、設計、實踐的緊密結合，認識到工程設計的嚴謹性、實用性和科學性。

(2)為了更好地推進和完善研究型案例型教學模式，應加大對教師在前沿理論科學知識和實際工程設計、施工等多方面的培訓力度，以便進一步提高教師在改革過程中的引導作用。

(3)進一步建立和完善研究型案例型教學模式，推進網站建設，建立以課程介紹、教學大綱、作業與答疑、試題庫、案例分析、前沿動態、工程實例、國內國際水業咨詢等多個平臺界面，使學生和教師能夠通過網站及時溝通，達到資源共享、師生共同學習、共同進步的目的。

總之，為了進一步促進水質工程學的研究型案例型模式改革，在改革過程中，課題組還要不斷地實踐，不斷摸索，進一步解決改革過程中存在的問題，為提高水質工程學教學質量并為社會培養創新型、實踐型、復合型人才而不懈努力。

[1] 彭永臻,馬勇,王淑瑩,等.精品課程水質工程學的建設與實踐[J].中國現代教育裝備,2008,7:72-75.

[2] 謝德華,任伯幟.關于提高水質工程學教學質量的思考[J].湘潭師范學院學報(社會科學版),2007,29(5):212-213.

[3] 武漢,游映玖,胡春華.淺談水質工程學課程的改革[J].環境導報,2003,9:16-20.

[4] 向平,蔣紹階.水質工程學實驗教學體系改革探討[J].高等建筑教育,2009,18:126-128.

[5] 郭永福,徐樂.提高水質工程學教學質量的研究與實踐[J].學術理論現代.2009,10:201-201.

[6] 李圭白,張杰,彭永臻,等.水質工程學[M].北京:中國建筑工程出版社,2005.

Reform of research-type and case-type teaching mode on water quality engineering

Yao Hong, Li Desheng, Yu Xiaohua, Yu Haiqin, Wang Jin, Chen Rui
Beijing jiaotong university, Beijing, 100044, China

Put forward the innovative new teaching ideas and mode like adopting of multi-media teaching, discussion of reseachful task, case analysis and design, group study by combining the means such as traditional theory course, project curriculum, teaching and frontier science dynamic research and practice engineering case analysis, and good results were achieved.

water quality engineering; research; case; innovative pedagogical models

2012-01-11

姚宏，博士，副教授，副主任。

北京交通大學2009年“《水質工程學》研究型及案例型創新教學模式改革與研究”(編號：2009TJ-09)。